作者:唐一尘 来源:科学网 www.sciencenet.cn 发布时间:2017/1/15 18:38:38
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科学家打出“最紧的结”

 

从人们衣服上的织物到城市里的摩天大楼,纽结使无数的东西缠绕在一起。近日,研究人员表示,他们成功在分子尺度上打出有8个交叉的扭结,这是迄今最复杂、最牢固的人工分子结,将来有望用于开发新一代材料。

最近几十年,科学家利用一系列化学反应让细微的分子链在试管中纽结在一起。纽结并不仅仅是将多个形态粘结在一起,虽然有60亿已知的基本纽结形态,但科学家只“打出”三种。第一个是1989年报告的像3个环套在一起那样的三叶结,另一个是8字结,还有一个是英国曼彻斯特大学David A. Leigh于2011年报告的有5片“叶子”的五叶结。现在,Leigh与同事描述了第四种形态:819纽结。

虽然过去的纽结仅用两条线交织而成,但此次研究人员用一个5步的化学反应,将3条“绳”编织在一起。他们利用一种称为“自我组装”的技术,以分子链为“绳子”,绕着金属离子编织出有8个交叉的扭结,每个分子链的末端通过化学催化剂连接在一起,形成完整的封闭扭结。这个有8个交叉的扭结包含192个原子,宽度为20纳米,比一根头发丝要细得多。相关论文发表于《科学》。

这一结果被视为一个“科学里程碑”。打出不同类型的分子扭结,意味着科学家可以进一步探讨这些结构如何影响材料的强度和弹性,从而开发出更轻、更坚固、更有弹性的新材料,应用在从手术缝合线到防弹衣等众多领域。

 
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